Logging plays a crucial role in debugging endeavors, assisting technicians in identifying errors and improving the overall sustainability of electrical systems. This thesis focuses on integrating local logging capabilities into the Balise Transmission Module (BTM), a legacy control system that lacks such features. The project also aims to incorporate real-time remote logging functionalities. It should be noted that the BTM does not have power output, necessitating the logging system to derive energy from existing signals while ensuring the safe operation of the control system. The thesis starts by introducing the project’s context, then explains the system architecture and relevant background information. Subsequently, it delves into the design aspects of a power supply that efficiently extracts energy from the control system. Additionally, the thesis explores wireless data transfer solutions and local data storage alternatives, addressing other pertinent details related to the logging system. Finally, it presents an evaluation of the design and an analysis of the results. The power supply design was developed to incorporate in-rush current limiting, a buck converter, and current limiting mechanisms to ensure the safe operation of the BTM. Through simulations, this thesis demonstrates that the power supply can operate within the safe boundaries of the BTM while efficiently harnessing sufficient current to power the system. The wireless transmission protocols investigated in this study were Bluetooth Low Energy (BLE) and WiFi. The thesis evaluates BLE as sufficiently power-efficient but identifies throughput limitations due to the raw data generated by the BTM exceeding the available throughput. On the other hand, WiFi exhibits no throughput issues but consumes excessive power, making it unsuitable for legacy versions of the BTM. Flash memory was designed and implemented as a feasible solution for local storage. / Loggning spelar en avgörande roll i felsökning, vilket underlättar felidentifiering och förbättrar den övergripande hållbarheten för elektiska system. Detta arbete belyser processen att integrera lokala loggningsfunktioner i ett specifikt äldre kontrollsystem, Balise Transmission Module, som helt saknar sådana funktioner. Dessutom strävar projektet efter att integrera realtidsfunktioner för fjärrloggning. I detta särskilda fall saknar det äldre kontrollsystemet utgångseffekt, vilket kräver att loggningssystemet utnyttjar energi från befintliga signaler, utan att påverka kontrollsystemets drift. Arbetet inleds med att introducera projektets sammanhang, följt av en exposition av systemarkitekturen och relevant bakgrundsinformation som är associerad med denna arkitektur. Därefter går arbetet in på designaspekterna av strömförsöjningen som effektivt utvinner energi från kontrollsystemets befintliga signaler. Dessutom utforskas den trådlösa dataöverföringen och alternativ för lokal datalagring, och tar upp andra relevanta detaljer för loggingsystemet. Slutligen presenterar arbetet en utvärdering av designen och en analys av resultaten. Strömförsörjningsdesignen utvecklades för att inkludera begränsning av startström, en buck-omvandlare och strömbegränsningsmekanismer för att säkerställa säker drift av BTM. Genom simuleringar visar detta arbete att strömförsörjningen kan fungera inom de säkra gränserna för BTM samtidigt som den effektivt utvinner tillräcklig ström för att driva systemet. De trådlösa överföringsprotokoll som undersöktes i denna studie var Bluetooth Low Energy (BLE) och WiFi. Arbetet utvärderar BLE som tillräckligt energieffektivt, men identifierar genomströmningsbegränsningar på grund av att den råa data som genereras av BTM överstiger den tillgängliga genomströmningskapaciteten. Å andra sidan uppvisar WiFi inga genomströmningsproblem men förbrukar överdriven ström, vilket gör det olämpligt för äldre versioner av BTM. Flash-minne designades och implementerades som en genomförbar lösning för lokal lagring.

KTH is funding a project whose goal is to send a satellite into space. This project is called MIST (Miniature Student Satellite) which is assembled by a team of students at KTH. On the satellite there are experiments that are invented by other teams, in two of those experiments a power supply is required. This thesis is a technical investigation on how to design the power supply to both of those experiments, which are called SiC and Piezo LEGS. Piezo LEGS will investigate how their nanosized motors will behave and function in a space environment. SiC will investigate how their silicone carbide transistors will be affected by the space environment. A team made of four other students was selected to produce SiC experiments and a PCB in which this work is included. A literature study was done to get a better understanding of how power supplies work and to know how to select a good power supply. When the power supplies were selected they were simulated to meet the requirements. The next step was to do a Printed Circuit Board(PCB) for the SiC experiment and Piezo LEGS to be able to test the power supplies functionality in the physical world. Both of the converters reached the required output and characteristics working on their respective PCB. More time is needed for long time testing and optimization on the PCB layouts. / MIST (Miniature Student Satellite) är ett av KTH subventionerat projekt vilket har som mål att skicka upp en satellit i rymden. Projektet kommer omfatta flera olika experiment. Piezo LEGS ska undersöka en motors funktionalitet i rymdmiljö. SiC ska undersöka hur Silicon carbide halvledare och transistorer påverkas av rymdmiljön. Båda experimenten kräver varsin strömförsörjning för att fungera. Detta projekt ska undersöka kraven på strömförsörjning samt testa prototypen av ett kretskort för densamma. Först genomfördes en förstudie av de två typer av regulatorer som vanligtvis används som strömförsörjning, den linjära regulatorn och switch-mode regulatorn för att förklara olika strömförsörjningsteknologier, samt ta reda på de olika miljökraven. Baserat på förstudiens resultat erhölls kunskap för hur tester ska tas fram för funktionalitet av regulatorerna så att de når kraven för MIST för att sedan kunna producera de båda regulatorerna. Målet är att resultatet av simuleringarna på strömförsörjningen ska stämma överens med utfallet av kretskorten som produceras. Mätningar genomfördes på prototyp kretskort som visade att simuleringarna var korrekta och gav strömförsörjningen rätt resultat på kretskorten. Några av funktionerna på regulatorerna hann ej testas på grund av tidsbrist och mycket framtida arbete kvarstår.

Roslagsbanans signalanläggningar har flera olika lösningar för dess strömförsörjning i form av standarder för batterier och likriktare. Denna lösningsvariation har försvårat för underhållspersonalen att åtgärda de fel som uppstått och därmed fördröjt trafiken, dvs trafikstörningar. Roslagsbanan försörjs delvis av lokala elnät där avbrott emellanåt förekommer. Dessa avbrott inträffar ofta när elnätsleverantörerna underhåller sitt ortnät vilket kan ske även under rusningstrafik. Avbrotten kan även orsakas inom signalanläggningarna när stora spänningsvariationer förekommer, t.ex. när stora induktiva- eller kapacitiva laster slås av. Dessa problem analyseras och åtgärdsförslag tas fram i denna rapport. De befintliga likriktarna och batterierna samt förslag till ersättningsprodukter som behövs för detta säkerhetssystem har sammanställts i denna rapport. För att skapa en hållbar, robust och miljövänlig strömförsörjning till Roslagsbanans signalanläggningar undersöktes i detta arbete strömspikar, avbrottsfri kraftförsörjning samt dessutom möjligheten att ansluta solceller som kompletterande åtgärd. I signalutrustningen vid Roslags Näsby stationsområde detekterades och undersöktes förekomsten av strömspikar. Två åtgärdsförslag för att komma till rätta med dessa strömspikar togs fram. Förslagen var ett lågpassfilter och en metalloxidvaristor som båda var för sig reducerar strömspikarna. Lågpassfiltret dämpar insignalernas spänning och strömförsörjning vid kraftiga förändringar i frekvensen och metalloxidvaristorn reducerar strömflödet vid överspänningar. Ytterligare undersökningar av transienterna i Roslags Näsbys och de övriga signalanläggningarna på Roslagsbanan bör utföras. Resultaten av de genomförda undersökningarna om avbrottsfri kraftförsörjning och solceller visade däremot att utrustningarna inte bör installeras i de nuvarande signalanläggningarna. Solceller var inte implementerbara eftersom effektbehovet av signalanläggningarna var större än den takyta som fanns tillgänglig för solcellerna. Arbete och investeringar för ett avbrottsfritt kraftförsörjningsunderhåll och installation av denna utrustning var mer krävande i jämförelse med dess nytta för signalanläggningarnas tillförlitlighet, dvs ingen åtgärd i nuläget. Förslag på ersättningsprodukter i form av likriktare och batterier lades fram till arbetsgivarna för att skapa en standard för Roslagbanans kraftförsörjning framåt. / Roslagsbanan's signal systems have several different solutions for its power supply in the form of several standards for batteries and rectifiers. This solution variation has made it difficult for maintenance staff to correct the errors that occurred and thus delayed traffic, i.e. traffic disturbances. Roslagsbanan is partly supplied by local power grids where interruptions occur occasionally. These interruptions often occur when the network service providers maintain their home network, which may also occur during rush hour traffic. The interruptions can also be caused by the signal systems them self when large voltage variations occur, e.g. when large inductive or capacitive loads are switched off. These problems are analysed, and action proposals are presented in this report. The existing rectifiers and batteries as well as proposals for replacement products that are needed for this safety system have been compiled in this report. To create a sustainable, robust and environmentally friendly power supply to Roslagsbanan’s signal systems, this work investigated transients, uninterruptible power supply, as well as the possibility of connecting solar cells as a complementary arrangement. An investigation of the signal equipment at Roslags Näsby station area showed presence of transients. Two proposals to reduce these transients were presented. The proposals were a low pass filter and a metal oxide varistor, both individually reduces transients. The low pass filter attenuates the voltage and current of the signal when the strong frequency changes occurs and the metal oxide varistor reduces the current flow at overvoltages. Further investigations of the transients in Roslags Näsbys and the other signal facilities on the Roslagsbanan should be performed. On the other hand, the results of the investigations on uninterruptible power and solar cells showed that the equipment should not be installed in the current signal systems. Solar cells were not implementable because the power requirement of the signal systems was greater than the current ceiling area for the solar cells. The work and investment for uninterruptible power supply maintenance and installation were more demanding in comparison to its usefulness for the reliability of the signal systems. Proposals for replacement products were submitted to employers to create a standard for Roslagbanan's power supply onwards. / Сигнални систем на железници која се зове Рослагсбана садржи више различитих решења за своје напајање у облику неколико стандарда за батерије и исправљаче. Варијација различитих решења проузроковала je потешкоће у отклањању новонасталих грешака служби које се баве одржавањем и изазвала је застој у железничком саобраћају. Рослагсбана се напаја електричном енергијом из локалних мрежа на којима може доћи до прекида. Прекид напајања електричном енергијом може бити изазван наглим променама напона у сигналним системима и уколико локални дистрибутер изводи радове на одржавању електричне мреже. Проблеми који могу настати променама напона се анализирају и испитују у овом извештају. Попис исправљача и батерија као и њихова стандардна решења су обрађени и представљени у циљу стварања одрживог и дугорочног решења за системску сигнализацију. Анализирани су високонапонски шпицеви, системи за непрекидно напајање електричном енергијом (УПС) и могућност прикључивања соларних панела. У сигналном систему на станици Рослас Насби измерени су високонапонски шпицеви. Како би се дошло до најбољег и најповољнијег решења анализирана су два предлога за њихово уклањање. Један предлог за уклањање био је ниско пропусни филтер док је за редукцију предложен метал- оксидни одводник пре напона (МОВ). Ниско пропусни филтер смањује јачину струје и напона уколико фреквенција пређе одређену претходно утврђену границу, док МОВ редукује ток струје уколико дође до скока напона. Пре имплементације било ког од наведених решења треба извршити накнадна испитивања у вези са напонским шпицевима. Резултати указују да имплементација УПС-а и соларних панела није могућа. Могућност соларних панела да произведу довољну количину енергије која је потребна за одређени систем није сразмерна површини система која би могла да се прекрије соларним панелима. Трошкови одржавања и прикључивања УПС система су већи у поређењу са значајем које би систем имао од самог УПС система. Предлог стандардних батерија и исправљача који је представљен послодавцу коригован је како би се дошло до стандардног решења за све предстојеће пројекте.